五喷头3D打印机来了，FDM技术重大创新

南极熊导读：也许很多人觉得，FDM 3D打印机也就那样了，没有太多的改进空间。事实上，它还可以发挥出无限创新。

△Original Prusa XL 3D打印机上的五个打印头，可自动切换

（一个叫Railnolds的俄罗斯技术大神，在中国宁波工作，也DIY了一套4打印头的FDM 3D打印机，技术方案已经开源，有需要的可往南极熊公众号后台回复关键词“ 4打印头 ”下载。）

全球FDM 3D打印机大厂Prusa，在德国法兰克福的Formnext 2021上搞了个大新闻，发布了一款惊艳的大型CoreXY 3D打印机Original Prusa XL。

△视频：5喷头FDM 3D打印机

南极熊获悉，这款机器具有36×36×36厘米的构建体积、下一代挤出机、新热端，分段床身和工具更换器。

△Original Prusa XL 3D打印机 [来源：Prusa Research]

Prusa第一台CoreXY系统

Original Prusa Mini成为主流产品，CoreXY结构也不停步。与标准MK3S 3D 打印机相比（构建体积为250x 210 x 210毫米），新推出的XL在构建尺寸上增加了4倍以上。这在设计阶段给Prusa带来了不小的麻烦。

△构建体积比较

在尺寸方面，打印机越大，越容易受到振动和其他不良影响，从而导致打印效果不佳。因此，建造更大的MK3类型机器没有实际好处。相反，这种设计会带来许多问题：沿Y轴移动的大而重的加热床、较高Z轴值时稳定性较差等等。这使得CoreXY成为了解决方案。

△CoreXY传送带上的Original Prusa XL打印头（来源：Prusa Research）

出于多种原因，Prusa最终选择了36厘米的立方体尺寸。这对于绝大多数模型来说已经足够，但是这带来了另一个需要考虑的方面：打印品越大，完成所需的时间就越长。对此，Prusa Research 表示，在保证可靠性的情况下他们试图增加了其他特性，确保打印成功：

• 模块化热床，允许区域加热并解决翘曲问题

• 使用挤出机本身压力的新型床层平整系统

• 名为“Nextruder”的新型挤出机，配备摆线齿轮箱和大型驱动齿轮

• 快速更换热端，挤出机上带有PCB，便于连接

• 更新的界面和电子设备，类似于mini的界面和电子设备，可以在其中获得图形预览
  

新型分段加热床

分段热床是这台机器的亮点之一。新加热床具有单独控制的9×9厘米段，不仅节能（可以打开/关闭单个床），还可以有效减少翘曲。随着温度升高，常规加热床有翘曲的趋势。这个问题在较小的表面上不是很明显，可以通过网床平整来部分补偿。然而，一旦加热床变大，问题就会变得更加明显。

△分段加热床[来源：Prusa Research]

分成16个单独的区域之后，区域之间会自然留有伸缩缝，即使经历了热胀冷缩也依然可以保证表面平坦。不仅如此，分段之后还能够优化能源使用，并加快预热时间。比如以棋盘模式（通过PWM）交替加热各个段，这减少了PSU的负载。另一个好处是，如果打印的物体足够小，可以只加热部分床段。

强大的3D打印质量保证

XL配备了全新的挤出机，称为“Nextruder”，具有将喷嘴用作测力传感器探测打印表面的能力，使XL能够每次都打印出完美的第一层。这意味着在打印作业开始时无需对Z间隙进行调整，这种强大功能或许会成为未来3D打印机的必备趋势。这种“称重传感器”（load cell sensor）还能够检测堵头，甚至是部分堵头，并及时暂停打印。

△Original Prusa XL 3D 打印机上的“Nextruder” [来源：Prusa Research]

Nextruder还具有全新的电子分线板，带有专用CPU和步进电机。基本上，挤出机中的所有部件都直接连接到该板，然后通过单电缆接口连接到定制32位主板。Prusa还在热断路器中添加了另一个热敏电阻，使机器能够根据材料规格调整温度并检测热蠕变。Prusa与E3D-Online合作开发了此功能，因此将来可能也会出现在其他设备上。

△Original Prusa XL喷嘴和称重传感器（来源：Original Prusa）

最多可以使用5个独立工具头

此外，Prusa开发了一种不需要电磁铁或其他有源元件即可工作的运动耦合器机制。该系统精确并具有全自动刀具校准功能，确保每次更换打印头后完美对齐。它使用称重传感器，全自动化，无需校准。打印头只需轻敲一个小的校准针并自动配置偏移。

更换器最多支持五个工具头，这意味着用户可以轻松打印可溶性支撑物，打印最多五种颜色，或使用截然不同的材料（因为每个喷嘴都可以预热到完全不同的温度）。据南极熊了解，5个打印头的版本售价为3500美元，约合2.3万人民币。

开源技术方案

下面是一个生活在宁波的俄罗斯大神自己做的4打印头版本。

△视频：4打印头自动切换的FDM 3D打印机

4打印头自动切换的FDM 3D打印机技术方案，俄罗斯大神开源了，详见南极熊网站https://www.nanjixiong.com/thread-150848-1-1.html

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